永磁体防退磁静态预防方案检测报警仪

永磁体防退磁静态预防方案

永磁体防退磁静态预防方案 2012年09月28日 来源： 静态预防方案足从电机设计角度出发，优化磁路，降低永磁体退磁风险。而静态预防技术在分析方法上又分为磁网络分析法、有限元分析法、磁场重建法、多领域综合仿真分析方法。 1磁网络分析法 永磁电动机磁网络分析法，以磁通管理沦为基础，将永磁电动机中材料相同、磁通分布较均匀、形状较规则的部分等效为一个磁导单元，而各磁导单元之间通过节点连接。通过利用磁网络方程与电网络方程的相似性，即可求出磁网络方程中各节点的磁位、磁通及进而求得有关参数。与有限元分析相比，磁网络方程的节点数与运算时间都大大减少。 在优化永磁电动机设计及动态分析过程，磁网络法被广泛应用于永磁电动机磁场分析，从而确定永磁体的工作点，进而得到永磁体退磁模型。但多数分析中将整个永磁体等效为一个网络节点，并不能考虑到永磁体发生的部分退磁现象，分析结果有一定的局限。并且凶磁网络分析法属于典型的集中参数法，其中含有许多经验公式、修正及系数，造成计算结果与实际情况有一定的误差。且应用于结更多的节点来提高其准确性。但由于单元磁导与尺常数的关系、快速计算时间，可以为快速优化设计提供方向。 2磁场有限元分析法 磁场有限元分析方法为一种数值计算磁场方法，计算精度高，广泛应用于永磁电动机磁场分析，从而用来分析永磁体的退磁现象，进而进行优化设计。 汉阳大学Kyu—Yun Hwan9提出通过设定永磁电动机最大工作温度及最大电枢电流，仿真计算永磁体足否发生退磁，如果发生了全面退磁，则增加永磁体厚度；如果仅发生了部分退磁，则通过优化永磁电动机转子结构，预防退磁，这一设计流程为永磁电机优化设计，静态防退磁提供思路。 文献[7]从防退磁角度比较了内置式永磁电动机“一”宁型、‘V”宁型、双层永磁体三种不同的永磁体布置方案，得出在产生最大转矩时，‘．一”宁型永磁体最容易产生退磁，在短路电流故障情况下，“V”宁型永磁体最容易产生退磁，而双层永磁体布置结构则在防退磁方面最不易退磁，从防退磁角度为永磁电动机永磁体结构布置提供了方案参考。 在优化永磁电动机磁路，防止永磁体发生退磁方面，文献[6]同时对内置式永磁电动机转子铁心及隔磁桥的4个结构参数同时进行优化设计，通过最速下降法和响应面法找到最优设计点，达到在不增加永磁体厚度的条件下，减小外磁场对永磁体的影响，达到改善防退磁能力及减小齿槽转矩的日的，为研究同时优化多个永磁体结构参数提供参考。 上述优化设计与去磁分析通常在设计最大温度下进行，而很多学者从降低永磁体工作温度，从而降低去磁风险角度进行永磁电动机防退磁的优化设计。即可从降低永磁体涡流损耗角度进行优化设计，从而间接防止永磁体退磁。文献[8—9]通过对永磁体的轴向分块进行三维有限元仿真，得出永磁体表面涡流损耗减少，从而降低永磁体工作温度的结沦。仿真分析并从轴向磁钢分块之间的绝缘、分块数量、频率、谐波对涡流损耗的影响一系列的研究，为永磁体轴向分块方法提供了参考方向。 3磁场重建法 磁场重建法(Field reconsTrucTion meThod，FRM)足一种能够节约计算时间，确定永磁电机磁场分布的方法。首先由美国德克萨斯大学Babak Fahimi，Amir Khoobr00等人提出，与有限元法比较具有相对高的准确性，但可以大大缩短计算时间。该利用有限元法分别计算定子单个槽绕组施加电枢电流及永磁体在电机中产生的磁场分布特征值，同时根据电机几何参数关系通过磁密叠加的方法，重建永磁电磁场分布，从而分析永磁体的退磁特性。 磁场重建分析方法凶能够得到永磁电机在任意位置的磁密分布，凶而被广泛应用与永磁电机永磁退磁分析中，但磁场重建及磁场分析法方法在计算磁场分布方面，虽然能够节约计算时间，对永磁电机的反复优化设计方面具有优势，但其磁场重建时使用磁场相叠加，不易考虑磁饱和凶素，对于磁饱和效应非常强烈的永磁电机，如高密度永磁电机本方法并不适合。 4多领域综合仿真分析法 在目前研究中，永磁电动机永磁体的退磁原凶主要为温度和外磁场的主要作用，在运行过程中温度的上升通常由电机内部的损耗及散热条件决定。因此，学者在分析永磁电动机永磁体退磁时将电磁仿真、损耗仿真及流体散热仿真等相结合，进行了多领域的综合仿真分析，从而研究永磁体的退磁现象及改善措施。 文献[11]在永磁电动机永磁体去磁分析中，将热力学模型在退磁计算中考虑。即将电磁仿真模型与损耗模型相结合，在同定负载情况下对永磁电动发生退磁时，要改变功率角来提供同定转矩，随着功率角的变化将会需要更多的定子电流及带来更多的损耗，这些损耗会带来温度的上升，随着温升增加，这将引起更加严重的永磁体退磁，严重时有可能导致电机停转。该文献的研究成果为在多领域综合静态仿真提供了参考。 沈阳工业大学王风翔教授在文献[12]中对高速永磁电动机进行防退磁研究，主张从降低损耗及改善散热条件角度改善永磁体退磁现象。文中对不同定子槽数下的高速永磁电动机进行了转子损耗、涡流损耗、风阻损耗等进行了比较分析，得出了综合损耗较小的设计原型。同时研究了不同散热结构下，流体速度对永磁体温度的影响，并进行了流体仿真分析。该沦文为电磁仿真与流体仿真相结合研究永磁体退磁现象提供了参考。

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